一种基于Gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂及其制备方法、应用

本发明涉及储层改造，具体涉及一种基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂及其制备方法、应用。

背景技术：

1、作为非常规油气资源，致密砂岩储层具有渗透率低、亲水性强、孔喉窄等特点。水锁伤害是低渗透致密砂岩气藏开采存在的普遍问题。减少水锁伤害的常见方法是使用表面活性剂或纳米粒子降低表面张力或改变岩石表面的润湿性。

2、通过溶液的表面吸附，表面活性剂可降低表面张力。通过在岩石表面吸附，表面活性剂也可以改变岩石表面的润湿性。huang等人选取了两种阴离子表面活性剂、一种阳离子表面活性剂、一种离子液体、两种纳米流体（纳米al2o3和纳米sio2 ）以及一系列低共熔溶剂作为研究对象，比较了上述物质降低致密砂岩水锁伤害的程度（spe reservoirevaluation & engineering, 2020; 23: 1150-1158）。结果表明，尽管阴离子表面活性剂的表面张力低，但阴离子表面活性剂在带负电荷的砂岩表面的吸附较弱，因此降低水锁伤害的性能较差。而阳离子表面活性剂（c12tab）可以同时降低表面张力和改变岩心润湿性，因此能显著降低水锁伤害。li 等人采用阳离子表面活性剂/非离子氟表面活性剂溶液来减轻水锁伤害。上述表面活性剂混合物可在降低表面张力和改变润湿性方面表现出了优异的协同效应（journal of petroleum science and engineering, 2020; 195: 15）。

3、但现有的表面活性剂对岩石表面的润湿性改变有限，难以明显的提高压裂液的返排率。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂，该助排剂可以改变岩石表面的润湿性，提高压裂液的返排率。

2、本发明还提供了基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂的制备方法和应用。

3、为达到上述目的，本发明的方案如下：

4、一种基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂，包括gemini表面活性剂和壳聚糖，所述gemini表面活性剂通过羟基接枝到所述壳聚糖表面；

5、所述gemini表面活性剂的结构式如下：

6、；

7、其中，n为自然数。

8、进一步地，为了更好的实现本方案，n选自12~18中的自然数。

9、进一步地，为了更好的实现本方案，所述助排剂还包括含氟表面活性剂，所述含氟表面活性剂为含有羟基的非离子表面活性剂。

10、进一步地，为了更好的实现本方案，所述含氟表面活性剂选自n-乙醇全氟辛基磺酰胺、全氟辛基磺酰二乙醇胺、n-乙醇全氟癸基磺酰胺中的至少一种。

11、进一步地，为了更好的实现本方案，所述壳聚糖、gemini表面活性剂和含氟表面活性剂的质量比为1:（0.1~1）:（0.2~1）。

12、进一步地，为了更好的实现本方案，所述壳聚糖的粒径为10~500 μm。

13、本发明还提供了基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂的制备方法，包括水热反应工序：混合gemini表面活性剂、含氟表面活性剂和壳聚糖，使所述gemini表面活性剂通过水热反应接枝到所述壳聚糖上。

14、进一步地，为了更好的实现本方案，在水热反应的体系中，gemini表面活性剂和壳聚糖的浓度以质量分数计分别为（1: 0.1）~（1:1）。

15、进一步地，为了更好的实现本方案，所述水热反应的温度为160°c~ 240°c，反应时间为8~24小时。

16、本发明还提供了基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂或基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂的制备方法制备得到的基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂在油气藏压裂液中的应用。

17、有益效果：

18、本发明提供的基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂，选用的阳离子gemini表面活性剂的分子结构中含有两个羟基，既可以通过静电作用，也可以通过羟基与壳聚糖表面的基团的化学反应进行疏水改性，因此改性效果更好，稳定性也更好，使其可以改变岩石表面的润湿性，进而提高压裂液的返排率。此外，利用阳离子gemini表面活性剂和含氟表面活性剂对壳聚糖纳米粒子进行疏水修饰，同时也能有效降低表面张力，将亲水表面转变为中性润湿状态，降低水相渗透率；与表面活性剂相比，上述纳米粒子具有多吸附位点和高表面能，在岩石表面吸附更强，具有良好的润湿性能。通过阳离子的疏水碳链、含氟表面活性剂的氟碳链以及壳聚糖纳米粒子能够协同增效，显著改变岩石表面的润湿性；表面张力和润湿性的改变，能明显提高压裂液的返排率。

19、本发明提供的基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂的制备方法为了提高低伤害压裂液返排率，采用阳离子gemini表面活性剂、含氟表面活性剂和壳聚糖粉末进行水热反应，得到对岩石润湿性良好、对压裂液返排率优化明显的助排剂，该制备方法简单、易于推广应用。

技术特征：

1.一种基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂，其特征在于，包括gemini表面活性剂、壳聚糖和含氟表面活性剂，所述gemini表面活性剂通过羟基接枝到所述壳聚糖表面；

2.如权利要求1所述的基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂，其特征在于，n选自12~18中的自然数。

3.如权利要求1所述的基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂，其特征在于，所述含氟表面活性剂为含有羟基的非离子表面活性剂。

4.如权利要求3所述的基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂，其特征在于，所述含氟表面活性剂选自n-乙醇全氟辛基磺酰胺、全氟辛基磺酰二乙醇胺、n-乙醇全氟癸基磺酰胺中的至少一种。

5.如权利要求1所述的基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂，其特征在于，所述壳聚糖的粒径为10~500 μm。

6.如权利要求1~5任一项所述的基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂的制备方法，包括水热反应工序：混合gemini表面活性剂、含氟表面活性剂和壳聚糖，使所述gemini表面活性剂通过水热反应接枝到所述壳聚糖上。

7.如权利要求6所述的基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂的制备方法，其特征在于，在水热反应的体系中，gemini表面活性剂和壳聚糖的浓度以质量分数计分别为（1:0.1）~（1:1）。

8.如权利要求6所述的基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为160°c~ 240°c，反应时间为8~24小时。

9.权利要求1~5任一项所述的基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂或权利要求6~8任一项所述的基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂的制备方法制备得到的基于gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂在油气藏压裂液中的应用。

技术总结本发明公开一种基于Gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂及其制备方法、应用，涉及油气藏开发技术领域。该助排剂包括Gemini表面活性剂和壳聚糖，所述Gemini表面活性剂通过羟基接枝到所述壳聚糖表面；所述Gemini表面活性剂的结构式如下：；其中，n为自然数。本发明还提供该助排剂的制备方法、应用。本申请提供的基于Gemini表面活性剂的油气田压裂助排剂通过阳离子的疏水碳链、含氟表面活性剂的氟碳链以及壳聚糖纳米粒子协同增效，改变岩石表面的润湿性，提高压裂液的返排率。技术研发人员：李国锋,伊向艺,卢渊,张浩,钟颖,佘继平受保护的技术使用者：成都理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18